日本三菱701F燃气轮机联合循环机组中压蒸汽旁路系统介绍

2022-09-10

汽轮机旁路系统是汽轮机蒸汽系统得重要组成部分, 我厂的日本三菱701F燃气轮机联合循环机组汽轮机旁路系统可分为高压蒸汽旁路系统, 中压蒸汽旁路系统, 低压蒸汽旁路系统三部分。旁路系统的主要作用有三个。

(1) 在启机和停机的过程中, 通过旁路系统的调整, 使蒸汽管路中的蒸汽压力按照一定速率上升或者下降到规定值。

(2) 在机组正常运行当中, 维持蒸汽管路内的蒸汽压力, 当压力过高时, 打开旁路阀, 使蒸汽压力降低。

(3) 在事故状态下, 通过旁路系统把蒸汽管路蒸汽排入冷再管路或者凝汽器当中, 从而保护汽轮机。

本文将对中压蒸汽旁路系统及其控制逻辑进行详细介绍。

1 汽轮机旁路系统的介绍

#1燃机高、中、低压旁路的系统中, 高压主蒸汽旁路系统主要由高压旁路调整阀, 高压旁路减温水电动阀, 高压旁路蒸汽温度调整阀组成, 高压主蒸汽通过旁路管路流入到冷再管路当中, 冷再管路内的蒸汽与中压汽包的中压蒸汽一起形成再热蒸汽, 通过再热蒸汽过热器流入再热蒸汽管路当中, 中压旁路系统就设在这个管路中。中压蒸汽旁路系统也是由中压旁路调整阀, 中压蒸汽减温水电动阀, 中压旁路蒸汽温度调整阀组成。再热蒸汽通过中压旁路管路减温减压后进入凝汽器中。低压蒸汽旁路只有一个调整阀, 没有减温水阀, 低压旁路蒸汽直接进入凝汽器中。

2 中压蒸汽旁路控制逻辑

高、中、低压旁路压力调整阀的控制逻辑基本类似, 但不完全相同, 高、中压旁路蒸汽温度控制阀也同样如此, 这里只介绍中压旁路压力调整阀、温度调整阀及其温度调整阀前电动阀的控制逻辑。

2.1 中压旁路压力调整阀的控制逻辑

中压旁路压力调整阀的控制逻辑图如图所示。其控制模式有三种;压力设定跟踪实际压力模式, 最小压力控制模式, 后备压力控制模式。这里以启机为例, 说明这几种模式的切换逻辑。

在燃机点火之前, 这一控制逻辑的设定值是一个定值, 这个值是上次停机熄火时的再热蒸汽管路的压力值。它由IPTBV ACT UAL P RESS S ET RA TE PA SS这个信号所控制, 当它为1时, 即燃机点火后, 其输出值跟踪输入值, 当它为0时, 即燃机熄火后, 其输出值以一定速率逼近输入值, 但此处速率为0, 所以其输出值维持在信号变为0时的输入值上, 不会发生变化, 直至下一次这个信号变为1为止。

当燃机点火后, 逻辑的设定值跟踪这时再热蒸汽的压力值, 即进入压力设定跟踪实际压力模式。由于系统的设定值跟踪再热蒸汽的压力值, 所以设定值与测量值偏差为0, 系统地输出不变。

当IPTBV MIN PRESS SET为1时, 系统进入最小压力控制模式。在机组正常启动过程中, 当再热蒸汽压力大于0.3MPa时, 中压旁路就进入最小压力控制模式。在最小压力控制模式下, 控制系统的设定值由GT的输出功率所决定, GT的输出功率通过一个折线函数转化成一个压力值作为系统的设定值。这时, 再热蒸汽压力按照0.0 5 M P a/m in的速率缓慢上升, 保证再热蒸汽压力上升到机组正常运行时所需要的蒸汽压力。

燃机的启动分为冷态、暖态和热态启动三种模式, 这三种模式是由高压缸入口金属温度所决定的。当温度低于230℃时, 燃机启动属于冷态模式:当温度大于400℃时, 燃机启动属于热态模式:当温度在230℃和400℃之间时, 燃机启动属于暖态模式。HPCV PROGRAM OPEN START这个信号就与这三种模式有关:

热态时:燃机功率≥118MW, 暖态时燃机功率≥76MW×FX (压气机进气温度) , 冷态时:燃机功率≥50MW×FX (压气机进气温度) 。

在这三种模式下, 燃机功率满足上述条件时, HPCV PROGRAM OPEN START这个信号就为1。

在最小压力控制模式过后, 就进入后备压力控制模式。后备压力控制模式进入的条件是HP/IP PRESS CONTROL MODE IN为1, 它有两个前提条件, H P C V P R O-G R A M O P E N S T A R和G E N.P O W E R OUTPUT>50%。HPCV PROGRAM OPEN S T A R这个信号的条件上面已经说过了GEN.POW ER O UTPU T>50%这个信号的条件就是燃机功率大于199MW。可见, 在正常情况下, 应该是HPCV PROGRAM OPEN STAR这个条件先来。这两个条件任意满足一个时, HP/IP PRESS CONTROL MODE IN的条件就满足一个。此时, 如果高压旁路门和中压旁路门都处于全关位置, 中旁控制系统就进入后备压力控制模式。

当控制系统进入后备压力控制模式。这时, 再热蒸汽压力通过一个折线函数修正后作为控制系统的设定值, 再与再热蒸汽压力值取偏差, 进入到PIQ控制模块。在再热蒸汽压力值在1.2MPa和3.4MPa之间时, 并且压力的变化率低于0.3MPa时, 设定值都稍微大于实际再热蒸汽压力, 导致再热蒸汽旁路阀保持在关闭的位置上。但压力变化率高于0.3MPa时, 设定值会以0.3M Pa的速率跟踪经折线函数修正后的压力值, 这时系统地输出可能就会发生变化, 导致阀门打开。当再热蒸汽压力值大于3.4 M P a后, 阀门开始打开泄压, 降低再热蒸汽管路里的压力。

在停机过程中, 旁路系统也是由后备压力控制模式, 最小压力控制模式, 压力设定跟踪实际压力模式的顺序转化。直到熄火以后, 系统的设定值维持在熄火时再热蒸汽压力值上, 直到下次点火为止。

2.2 中压旁路温度控制阀的控制逻辑

因为再热蒸汽温度较高, 所以必须经过减温减压后才能进入凝汽器, 中压旁路温度控制阀就是用来控制中压旁路蒸汽温度的, 它的定值是180℃。在控制阀前有一个电动门, 这是一个全开全关门, 当中旁温度控制阀的控制逻辑输出MV大于-1时, 电动阀全开, 当MV小于-1时或者凝结水泵全停, 电动阀全关。

由控制逻辑图可以看出, 当中旁蒸汽温度没有超量程并且中压旁路门没有全关时, 这时就可以投上自动了。自动投上以后, 温度定值是180℃。当中旁蒸汽温度由低到高超过180℃, PIQ控制模块的输出还要再加上30%作为控制系统的输出MV, 也就是说, 当温度超过180℃, 阀门迅速多开30%的开度来满足降温的要求。

摘要：中压蒸汽旁路系统是日本三菱701F燃气轮机联合循环机组的重要组成部分, 该系统主要功能是调节汽轮机再热蒸汽管路压力, 当再热蒸汽管路压力超过设计允许值以后, 迅速打开中压蒸汽旁路压力调节阀, 将再热蒸汽管路的部分蒸汽排入凝汽器, 保证汽轮机的安全稳定运行, 同时, 在启、停机阶段, 也通过该旁路系统, 使再热蒸汽管路蒸汽压力平滑升高至机组正常运行设计值。

关键词：燃机,中压蒸汽旁路系统,中压蒸汽压力调节阀,中压蒸汽温度调节阀